元芯-第三代半导体氮化镓技术在车灯电子小型化的解决方案.pdf

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1、 1第三代半导体氮化镓技术在车灯电子小型化的解决方案 吴斌 博士（System VP）柯徐刚 博士（CEO，浙大教授）杭州元芯半导体May 2024 2元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.内容简介1.元芯半导体简介2.氮化镓简介3.车灯系统小型化对氮化镓的需求4.元芯车灯控制器和半桥驱动解决氮化镓车灯应用难题 3元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.杭州元芯半导体科技有限公司成立于2022年

2、3月，以高性能高可靠性模拟芯片解决方案和第三代半导体生态系统为核心，面向电动汽车、数据中心、光伏储能、5G通讯等领域，提供硅基高性能模拟芯片和第三代半导体功率芯片一站式系统整体解决方案，推动低能耗高性能高可靠性功率电子技术的发展以满足节能减碳的迫切需求。元芯的使命是通过不断的核心芯片技术创新，帮助我们的客户解决最困难的技术问题，进而帮助客户建立终端产品的技术优势。公司简介 4元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.氮化镓简介氮化镓是由氮元素和镓元素组成的一种化合物半导体材料。氮化镓（GaN）、碳

3、化硅（SiC）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等，因为禁带宽度大于 2.2eV 统称为宽禁带半导体材料，在国内也称为第三代半导体材料在半导体业内从材料端分为：第一代元素半导体材料：硅（Si）和锗(Ge)；第二代化合物半导体材料：如砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等；第三代宽禁带材料，如碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氮化铝（ALN）、氧化镓（Ga2O3）等。5元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.为什么氮化镓适合高功率密系统设计高频特性：1.更小的体积提供更高的耐压2.更小的寄

4、生电感，开关速度更快3.更小的寄生电容，开关损耗越低，驱动损耗越低4.无反向恢复，开关损耗越低驱动损耗开关损耗 6元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.氮化镓器件正在渗透的领域氮化镓渗透领域 电机/电源控制5G 通信电动自行车医疗消费电子家电新能源LED照明汽车数据中心电源Market and Market、Yole等机构的增长幅度测算，预计到2026年全球氮化镓元件市场规模年均复合增长率超过80%.7元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2

5、024.All rights reserved.氮化镓外围半导体生态GaN FETGaN Driver GaN Controller DC-DCIsolatedDC/DCLED Driver氮化镓应用中的挑战：1.可靠性的挑战栅极耐压低，脆弱负压高，传统驱动电压太高传统控制器保护不匹配2.热挑战散热能力较低封装小，传统驱动弱3.EMI挑战高dV/dt,di/dt4.高频开关挑战传统驱动能力差驱动延迟不对称Bi-directional DC-DC 8元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.车灯系统

6、 9元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.前照灯功率模块ADB前照灯头灯迎宾灯8-18VPreboost功率模块Buck60V，2A，120W3-55V，1A（多路）10元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIMECHIP 2024.All rights reserved.尾灯功率模块尾灯流水灯转向灯8-18VBuck-Boost orBuck12V-45V，1.5A，60W 11元芯半导体 PRIMECHIP PRIMECHIPCopyright PRIM